近日，《Nature Genetics》以Articles形式在線發(fā)表了浙江大學農學院張?zhí)煺娼淌跔款^的一個國際團隊完成的研究論文“Gossypium barbadense and Gossypium hirsutum genomes provide insights into the origin and evolution of allotetraploid cotton”，報道了它們的起源和種間分化的遺傳機制，揭示了陸地棉廣適性、長絨海島棉優(yōu)質的遺傳基礎。

　　棉花是世界*的纖維作物和紡織工業(yè)原料。棉紡織品具有優(yōu)越的透氣性、舒適性、保暖性，深受人們的喜愛。四倍體化后，人類馴化了陸地棉（Gossypium hirsutum L.）和海島棉（G. barbadense）。陸地棉產量高，纖維好，適應性廣，產量占世界棉花總產的90%以上。長、強、細，光滑有色澤的海島棉又稱長絨棉是國際*品的主要紡織材料，產量低，僅能在新疆、埃及、美國亞利桑那州等少數(shù)干旱地區(qū)種植，因此價格昂貴。人們一直努力想解析陸地棉和海島棉這種產量、品質和適應性差異形成的原因，并培育出綜合海陸高產、纖維優(yōu)良、適應性強的棉花新品種，但是一直沒有成功。

　　本成果利用了以色列NRGene公司的 DeNovoMAGIC組裝技術，結合Bionano光學圖譜、超高密度遺傳圖譜、Hi-C等輔助技術，組裝出陸地棉遺傳標準系TM-1和我國自育的海島棉品種Hai7124染色體水平基因組，基因組完整性，尤其在重復序列富集的著絲粒區(qū)域組裝完整性有了大幅提升。海陸基因組比較分析發(fā)現(xiàn)，特異基因表達、擴增和染色體結構變異是海陸馴化后分化的主要原因。其中纖維發(fā)育期間，膜轉運、糖合成、碳水化合物代謝通路等相關基因海、陸差異富集，蔗糖轉運、離子轉運、液泡轉化酶等、液泡中滲透物質調節(jié)等調控細胞伸長相關基因在海島棉纖維發(fā)育中的表達持續(xù)時間遠長于陸地棉，是長絨“*棉”產生的主要原因。此外，陸地棉中有更多的乙烯、ABA信號調控的基因被激活，調控對冷、熱等逆境響應，這可能與陸地棉的廣適性密切相關。A01染色體陸地棉大片段序列的漸滲分析發(fā)現(xiàn)，確實存在中亞型或新疆型海島棉。

　　該研究是張?zhí)煺娼淌趫F隊繼主導組裝出陸地棉*代基因組，揭示多倍體物種染色體亞組非對稱性進化（Nat Biotechnol 2015）、解析從樹棉到美棉，再到全球*纖維作物棉花的馴化和改良遺傳基礎（Genome Biol 2017, Nat Genet 2017）之后，在基因組學研究領域取得的又一項突破性成果。該項成果得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、浙江大學優(yōu)勢學科和溢達集團等大力支持。南京農業(yè)大學、基諾信息科技（深圳）有限公司、以色列NRGene、澳大利亞紐卡斯爾大學、美國農業(yè)部南方研究中心、溢達集團、巴基斯坦國家生物技術和遺傳改良研究中心、福建農林大學、中科院上海植物生理生態(tài)研究所等國內外多家科研機構項目參與了本項目的研究。

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